[C++]Linux之網絡實時檢測功能

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由於學習操作系統實驗課程的緣故，這幾日都在搗鼓底層，也發現底層確實蠻有意思的。其中，有一個實驗要求實時檢測網絡速率嘛，今晚終於搞定了~

大致思路如下：

　　1.讀取linux文件系統下的/proc/net/dev目錄，讀取其網絡配置信息

　　　　溫馨提示：除了第一/二行外，剩余各行分別是計算機主機的【各網卡（有線網卡*/本機回環*/無線網卡*等）】的網絡收發信息(字節/包/幀等)

　　2.使用相關函數讀取其網絡信息（關鍵信息如下：接收的總字節數和發送的總字節數）

　　3.網速的計算：(需要間隔一段(一般為1秒)，然后再次執行步驟2)

(net_current_receive_total - net_previous_receive_total) + (net_current_transmit_total - net_previous_transmit_total) / 2 

 

注意事項：

　　一般使用C庫函數的文件操作(常用API：fopen；fseek；fclose；fget(按行讀取)；sscanf等)，但我並不想說這些。

　　我想提倆很小的細節，但確實是坑了我好久好久的：

　　　　坑1：數據是需要先讀兩行無關的信息后，才開始讀我們需要的網絡配置信息的

　　　　坑2：獲取並重置游標位置為文件開頭處（注意：此處是大坑  原因：每次更新計算機的網絡的信息時，必須重新讀入，或者重置游標的默認位置為文件流開始位置處）

net_off = fseek(net_stream, 0, SEEK_SET);

 

程序共有如下函數：

//注意：所有的log相關的執行程序，僅僅是打印日志，方便讀者查看監測細節，如需實用時，除去log/lineLog相關代碼即可，不會影響程序正常執行
void net_update(bool log);//初始化【必選】
void net_init(bool log, bool lineLog);//更新網絡各參數信息【必選】
float net_usage(char * TYPE, bool log, bool lineLog);//通過TYPE值，獲取網絡信息的指定參數【必選】
void net_close();//關閉網絡監測【必選】

//測試用例執行函數
void calculate(bool initLog, bool usageLog, bool lineLog)
void execute(bool initLog, bool usageLog, bool lineLog)
int main()

 

源碼如下：(可以根據每個用戶的需要，一般地，更改define部分和去除掉log相關形參即可，實現實時網絡檢測)

/*
	@url:http://www.cnblogs.com/johnnyzen/p/8009053.html
	@author:Johnny Zen
	@school:XiHua University
	@contact:[e-mail] or [e-mail]
	@date:2017-12-10 01:33
	@description:實現網絡檢測功能(也提供實時)
	@environment:Linux For Ubuntu 16.04/64 
*/
#include <sys/types.h> 
#include <unistd.h> 
#include <stdio.h> 
#include <stdlib.h> 
#include <string.h> 
#include <time.h>

//為了兼容C++
#undef bool
#undef true
#undef false
#define bool int
#define true 1
#define false 0

#define NET_INFO_PATH "/proc/net/dev"

#define NET_DIFF_TIME 1  //時間差閾值(單位：秒)

//全局參數：以供隨時調用函數，隨時返回值（存在延時1s以內）
static time_t net_previous_timeStamp;//記錄上一次系統時間戳	時間單位:秒
static time_t net_current_timeStamp;//記錄當前系統時間戳 時間單位:秒
static double net_dif_time;//記錄時間差 時間單位:秒

static char net_file[64] = {NET_INFO_PATH};//要讀取的目標文件名
static int net_off;//記錄文件游標當前偏移位置
static int line_num;//記錄行數
static FILE *net_stream; //訪問虛擬文件系統的文件流
static char net_buffer[256];//行緩沖區	
static char *net_line_return;//記錄讀取每行的時候的返回結果（NULL或者返回 net_buffer）
static char net_tmp_itemName[32];//臨時存放文件中的每行的項目名稱

static int net_itemReceive;//存放每一個網卡的接受到的字節總數（單位：Byte）
static int net_itemTransmit;//存放每一個網卡的已發送的字節總數（單位：Byte）

static int net_current_receive_total;//存放【當前】收到的網絡包字節總數（單位：Byte）
static int net_previous_receive_total;//存放【上一次】收到的網絡包字節總數（單位：Byte）
static int net_receive_speed;//平均接受網絡字節速度

static int net_current_transmit_total; //存放【當前】已發送的網絡包字節總數（單位：Byte）
static int net_previous_transmit_total;//存放【上一次】已發送的網絡包字節總數（單位：Byte）
static int net_transmit_speed;//平均發送網絡字節速度

static float net_averageLoad_speed; //網絡負載情況（單位：Bytes/s）
//(net_current_receive_total - net_previous_receive_total) + (net_current_transmit_total - net_previous_transmit_total) / 2 
static float net_result; //函數返回值

//聲明所有函數體
//注意：所有的log相關的執行程序，僅僅是打印日志，方便讀者查看監測細節，如需實用時，除去log/lineLog相關代碼即可，不會影響程序正常執行
void net_update(bool log);//初始化【必選】
void net_init(bool log, bool lineLog);//更新網絡各參數信息【必選】
float net_usage(char * TYPE, bool log, bool lineLog);//通過TYPE值，獲取網絡信息的指定參數【必選】
void net_close();//關閉網絡監測【必選】


//更新網絡各信息
void net_update(bool log){// log:是否按行打印日志
	net_previous_receive_total = net_current_receive_total;//初始化上一次接收總數據
	net_previous_transmit_total = net_current_transmit_total;//初始化上一次發送總數據
	net_current_receive_total = 0;	//對當前網絡接收數據總數清零，重新計算
	net_current_transmit_total = 0;//對當前網絡發送數據總數清零，重新計算
	
	//獲取網絡的初始化數據
	/*step1: 獲取並重置游標位置為文件開頭處（注意：此處是大坑  原因：每次更新計算機的網絡的信息時，必須重新讀入，或者重置游標的默認位置）*/
	net_off = fseek(net_stream, 0, SEEK_SET);//獲取並重置游標位置為文件流開頭處，SEEK_CUR當前讀寫位置后增加net_off個位移量,重置游標位置比重新打開並獲取文件流的資源要低的道理，應該都懂吧 0.0

	line_num = 1;//重置行數
	net_line_return = fgets (net_buffer, sizeof(net_buffer), net_stream);//讀取第一行
	//printf("[net_update] line %d: %s\n", line_num, net_line_return);
	line_num++;
	net_line_return = fgets (net_buffer, sizeof(net_buffer), net_stream);//讀取第二行
	//printf("[net_update] line %d: %s\n", line_num, net_line_return);
	
	net_itemReceive = 0;
	net_itemTransmit = 0;
	int flag = 1;
	while(flag == 1){
		line_num++;
		net_line_return = fgets (net_buffer, sizeof(net_buffer), net_stream);
		net_itemReceive = 0;
		net_itemTransmit = 0;
		if(net_line_return != NULL){
			sscanf(	net_buffer, 
				"%s%d%d%d%d%d%d%d%d%d", 
				net_tmp_itemName, 
				&net_itemReceive, 
				&net_itemTransmit, 
				&net_itemTransmit, 
				&net_itemTransmit, 
				&net_itemTransmit, 
				&net_itemTransmit, 
				&net_itemTransmit, 
				&net_itemTransmit, 
				&net_itemTransmit);	
			net_current_receive_total += net_itemReceive;//初始化接收字節總數
			net_current_transmit_total += net_itemTransmit;//初始化發送字節總數
		} else {
			flag = -1;		
		}

		if(log == true){
			if(flag != -1)//如果當前行不是末尾行時，不添加換行符
				printf("[net_update] line %d: %s", line_num, net_line_return);
			else //反之，添加換行符
				printf("[net_update] line %d: %s\n", line_num, net_line_return);
			printf("[net_update] line %d:net_itemReceive: %d\n", line_num, net_itemReceive);
			printf("[net_update] line %d:net_itemTransmit: %d\n", line_num, net_itemTransmit);
			printf("[net_update] line %d:net_current_receive_total: %d\n", line_num, net_current_receive_total);
			printf("[net_update] line %d:net_current_transmit_total: %d\n\n", line_num, net_current_transmit_total);
		}
	}	
}

//初始化
void net_init(bool log, bool lineLog){//log:打印更新的【網絡各參數信息】,以便檢測細節； lineLog：按行打印網絡文件信息細節
	//讀取數據
	net_line_return = "INIT"; //設置初始值，只要不為空字符串即可
	/*step1: 打開文件 （注意：此處是大坑  原因：每次更新計算機的網絡的信息時，必須重新讀入，或者重置游標的默認位置）*/
	net_stream = fopen (net_file, "r"); //以R讀的方式打開文件再賦給指針fd
	net_off = fseek(net_stream, 0, SEEK_SET);//獲取並重置游標位置為文件流開頭處，SEEK_CUR當前讀寫位置后增加net_off個位移量
	
	net_update(lineLog);//更新計算機的網絡的信息	
	
	net_previous_receive_total = net_current_receive_total;//初始化上一次接收總數據
	net_previous_transmit_total = net_current_transmit_total;//初始化上一次發送總數據

	net_receive_speed = 0;//初始化接收網速為：0 
	net_transmit_speed = 0;//初始化發送網速為：0 
	net_averageLoad_speed = 0.0; //初始化網絡負載速度為：0 
	net_previous_timeStamp = net_current_timeStamp = time(NULL);//開始獲取初始化的時間戳
	net_dif_time = 0;//初始化時間差
	
	if(log == true){
		printf("\n[INIT NET] net_current_timeStamp: %f\n", (double)net_current_timeStamp);
		printf("\n[INIT NET] Receive Total: %d bytes.\n", net_current_receive_total);
		printf("\n[INIT NET] Receive Speed: %d bytes/s.\n", net_receive_speed);	
		printf("\n[INIT NET] Transmit Total: %d bytes.\n", net_current_transmit_total);
		printf("\n[INIT NET] Transmit Speed: %d bytes/s.\n", net_transmit_speed);
		printf("\n[INIT NET] Average Load Speed: %f bytes/s.\n", net_averageLoad_speed);
		printf("*********************************************************************************************************\n");	
	}
}

//參數：TYPE:["receiveTotal/receiveSpeed/transmitTotal/transmitSpeed/averageLoadSpeed"]
float net_usage(char * TYPE, bool log, bool lineLog){//log:打印更新的【網絡各參數信息】,以便檢測細節； lineLog：按行打印網絡文件信息細節
	net_current_timeStamp = time(NULL);//time() 單位：秒
	printf("[net_usage] net_current_timeStamp: %f.\n", (double)net_current_timeStamp);//time_t[long int]必須轉型,否則無法正常(輸出顯示:0.000)	
	net_dif_time = (double)(net_current_timeStamp - net_previous_timeStamp);//計算時間差（單位：秒）
	if( (net_dif_time) >= NET_DIFF_TIME ){//只有滿足達到時間戳以后，才更新接收與發送的網絡字節數據信息	
		net_update(lineLog);//是否按行打印更新的網絡參數信息
		net_receive_speed = (net_current_receive_total - net_previous_receive_total) / NET_DIFF_TIME;//更新接收網速(單位：字節/秒)
		net_transmit_speed = (net_current_transmit_total - net_previous_transmit_total) / NET_DIFF_TIME;//更新發送網速(單位：字節/秒)
		net_averageLoad_speed = (net_receive_speed + net_transmit_speed) / 2;	//更新平均網絡負載情況
		//更新時間戳
		net_previous_timeStamp = net_current_timeStamp;
	}

	if(log == true){
		printf("\n[NET] LAST Receive Total: %d bytes [%f KB].\n", net_previous_receive_total, (double)(net_previous_receive_total / 1024));
		printf("\n[NET] NOW  Receive Total: %d bytes [%f KB].\n", net_current_receive_total, (double)(net_current_receive_total / 1024));
		printf("\n[NET] NOW Receive Speed: %d bytes/s [%f KB/s].\n", net_receive_speed, (double)(net_receive_speed / 1024));	

		printf("\n[NET] LAST Transmit Total: %d bytes [%f KB].\n", net_previous_transmit_total, (double)(net_previous_transmit_total / 1024));
		printf("\n[NET] NOW  Transmit Total: %d bytes [%f KB].\n", net_current_transmit_total, (double)(net_current_transmit_total / 1024));
		printf("\n[NET] NOW Transmit Speed: %d bytes/s [%f KB/s].\n", net_transmit_speed, (double)(net_transmit_speed / 1024));
		printf("\n[NET] Average Load Speed: %f bytes/s [%f KB/s].\n", net_averageLoad_speed, (double)(net_averageLoad_speed / 1024));	
		printf("*********************************************************************************************************\n");
	}
	
	if(TYPE == "receiveTotal"){
		net_result = (float)net_current_receive_total;
	} else if(TYPE == "receiveSpeed"){
		net_result = (float)net_receive_speed;	
	} else if(TYPE == "transmitTotal"){
		net_result = (float)net_current_transmit_total;
	} else if(TYPE == "transmitSpeed"){
		net_result = (float)net_transmit_speed;
	} else if(TYPE == "averageLoadSpeed"){
		net_result = net_averageLoad_speed;	
	} else {// TYPE 不存在時，拋出異常值 -1
		net_result = -1;	
	}

	return net_result;
}

//關閉網絡監控
void net_close(){
	fclose(net_stream);     //關閉文件net_stream
}


///////////////////////////////////
//				↓demo↓		 	  //
///////////////////////////////////

/*
	initLog:是否打印【初始化后的網絡各參數】日志；
	usageLog:是否打印更新的當前的【網絡各參數信息】,以便檢測細節；
	lineLog：是否【按行】打印【網絡當前狀態信息細節】
*/
/*

void calculate(bool initLog, bool usageLog, bool lineLog){
	printf("\n[MAIN] receiveTotal:%f\n", net_usage("receiveTotal", usageLog, lineLog));//log:打印日志在屏幕上：以便檢測細節
	printf("*********************************************************************************************************\n");	
	sleep(3);	
	printf("\n[MAIN] receiveTotal:%f\n", net_usage("receiveTotal", usageLog, lineLog));//log:打印日志在屏幕上：以便檢測細節
	printf("*********************************************************************************************************\n");
}

void execute(bool initLog, bool usageLog, bool lineLog){//
	system("cat /proc/net/dev");
	printf("*********************************************************************************************************\n");
	net_init(initLog, lineLog);
	calculate(initLog, usageLog, lineLog);
	net_close();
}

int main(){
	execute(true, true, true);//測試用例1
	printf("########################################################################################################\n");
	execute(false, true, false);//測試用例2
	return 0;
}

*/

 

運行效果：

　　測試用例2：

　　

　　測試用例1：

 

參考文獻：

　　原創。